РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 6, с. 733-740
ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
УДК 574.4:631.438.2:539.1.04
ИТОГИ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗУЧЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС ДЛЯ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ
© 2007 г. С. В. Мамихин*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Факультет почвоведения, Москва
В статье подведены некоторые итоги применения информационно-вычислительных технологий в исследованиях экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Сделан обзор ряда радиоэкологических информационных и информационно-прогностических систем, построенных с момента аварии. В качестве примера успешного использования методологии компьютеризации в радиоэкологических исследованиях небольшими научными коллективами рассматривается опыт кафедры радиоэкологии и экотоксикологии МГУ.
Компьютеризация, радиоэкология, информационно-вычислительные технологии, информационные системы, имитационное моделирование.
Современные научные исследования невозможно представить без использования компьютеров. Чернобыльская авария по времени совпала с началом широкого внедрения персональных компьютеров и связанных с ними информационно-вычислительных технологий в практику научных исследований. Это придало сильный импульс использованию в исследованиях по изучению экологических последствий аварии на ЧАЭС методологии компьютеризации, одной из наиболее современных и эффективных научных методологий, суть которой, по нашему мнению, в особом подходе исследователей, вооруженных информационно-вычислительными технологиями, к постановке задач, планированию исследований, обработке и анализу полученной информации, и в наличии исключительных возможностей, которые могут быть реализованы в рамках применения этой методологии. Областью применимости компьютеризации могут служить практически любые исследования, где промежуточным и тем более основным результатом является получение количественной информации, которую необходимо собрать, накопить, обработать, проанализировать и наглядно продемонстрировать заинтересованным лицам. Масштабность проводимых научных работ, большие объемы информации, которые необходимо было получить и обработать, настоятельная потребность в количественных прогностических оценках послужили непосредственными предпосылками к широкому при-
*Адресат для корреспонденции: 119992 Москва, Воробьевы Горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения; тел.: (095) 939-50-09; e-mail: Lrad@soil.msu.ru.
менению этой методологии в чернобыльских исследованиях.
В рамках методологии компьютеризации научных исследований можно выделить две составляющих, которые условно можно обозначить как техническую и информационную. Если под развитием технической составляющей компьютеризации понимать совершенствование аппаратных средств (собственно компьютеров и периферии к ним) и их программного обеспечения, то следует отметить, что в течение 20 лет, прошедших с момента аварии, этот процесс безусловно способствовал дальнейшему становлению компьютеризации как научной методологии и включению ее в ряд наиболее востребованных методологий при проведении радиоэкологических исследований.
В первую очередь следует отметить факт быстрого расширения доступа к вычислительным средствам в связи с появлением персональных компьютеров, которые в силу своей компактности, мобильности и возможности модернизации и расширения послужили прекрасной основой для создания различного рода автоматизированных систем. Этому способствовала также миниатюризация аналогово-цифровых преобразователей. Разработка данных устройств в виде небольшой платы, которая вставляется в стандартный разъем на материнской плате компьютера, или в виде компактного автономного модуля с коммуникационным портом совместно с разработкой специализированного программного обеспечения дает возможность превратить персональный компьютер в мощную мобильную научно-исследовательскую станцию по автоматизированному приему и обработке различного рода
экспериментальной информации. Это позволило создать компактные аппаратные комплексы разного целевого назначения, которые нашли широкое применение в лабораторных и полевых исследованиях экологических последствий аварии на ЧАЭС. Появилась возможность организовывать автоматизированный сбор данных, в том числе и без прокладки дополнительных коммуникаций, например для дистанционного радиационного контроля и оповещения о повышении радиационного уровня, или для получения информации об изменениях метеоусловий, которые могли бы повлиять на поведение радионуклидов в окружающей среде. Были также созданы мобильные спектрометрические комплексы, в том числе и для проведения натурных исследований вертикального распределения радионуклидов по профилю почвы.
Появление у ученых-радиоэкологов в непосредственном пользовании персональных компьютеров, которые по быстродействию догнали и перегнали старые ЭВМ и к тому же обладали гораздо более развитыми средствами ввода-вывода, также способствовало повышению эффективности обработки и анализа полученных данных путем автоматизации этих процессов и расширению применения метода математического моделирования в радиоэкологии.
Еще одним примером из этой области может служить расширение коммуникационных возможностей научного радиоэкологического сообщества с началом повсеместного использования электронной почты и Интернета. Именно это сделало возможным подробное согласование планов работ, эффективную обработку результатов и своевременное подведение итогов научными коллективами, в которые входили ученые разных национальностей, при осуществлении международной программы по изучению экологических последствий аварии на ЧАЭС, реализованной в рамках Межправительственных соглашений между комиссией Европейского сообщества и странами СНГ по вопросам, связанным с ликвидацией последствий данной аварии в 1991-1995 гг., а также осуществление многих других международных проектов.
Информационная составляющая компьютеризации экологических исследований в настоящее время выражается в первую очередь в создании баз данных, банков математических моделей, информационных компьютерных систем различного типа (информационных, информационно-прогностических, географических информационных и т.д.). Если рассматривать с этой точки зрения итоги применения компьютеризации в исследованиях по изучению экологических последствий аварии на ЧАЭС, то в течение всего рассматриваемого периода можно было отметить постоянно
усиливающуюся тенденцию к формированию пока еще разрозненного, но стремящегося к единству информационного поля радиоэкологических знаний.
С момента аварии и в течение всего рассматриваемого периода одной из первоочередных задач был сбор и обработка разнообразной информации. С самого начала проведения исследований по изучению экологических последствий аварии было ясно, что наиболее удобный способ накопления информации для дальнейшей ее обработки и анализа - создание компьютерных баз данных. Это, в свою очередь, потребовало такой организации полевых работ и опытов и разработки таких форм фиксации результатов мониторинговых наблюдений, которые обеспечивали бы необходимую унификацию данных. Особенно это касалось исследований динамики содержания радионуклидов в компонентах окружающей среды и мероприятий по контролю за уровнем радиоактивного загрязнения. Здесь следует отметить, что поскольку различного рода автоматизированные системы, как правило, накапливают данные в виде удобном для обработки на компьютере, их использование существенно облегчило процессы как сбора, так и обработки информации. Создаваемые базы данных использовались как для оценки оперативной обстановки в зоне загрязнений, так и для оценки развития ситуации. Для этого помимо использования уже существующих возможностей программного обеспечения, предназначенного для работы с данными, - электронных таблиц или систем управления базами данных (СУБД), разрабатывались специализированные пакеты программ, автономные или функционирующие в рамках СУБД (см., например, [1, 2]).
Метод математического моделирования был одним из важнейших методов, применявшихся в ходе чернобыльских исследований. После аварии на ЧАЭС под эгидой МАГАТЭ осуществлялся ряд научно-исследовательских программ (VAMP (1988-1994), BIOMASS (1996-2001), EMRAS (начата в 2003)), посвященных именно моделированию, в рамках которых были разработаны как модели отдельных процессов, так и целостные модели, описывающие поведение радионуклидов в системах "почва-растения" или "почва-растения-животные". Несколько математических моделей поведения 137Cs в экосистемах было разработано в ходе международной программы, реализованной в рамках Межправительственных соглашений между комиссией Европейского сообщества и странами СНГ по вопросам, связанным с ликвидацией последствий аварии на ЧАЭС (1991-1995 гг.). Эти модели получили свое дальнейшее развитие при осуществлении различного рода проектов, например BIOMASS, SEMINAT, ECORAD_Oak и т.д. Модели характеризуются разнообразием подходов к их построению, спосо-
бов реализации и областью применимости. Хотя общее количество моделей не так велико, что объясняется спецификой проблемы и метода, тем не менее были предприняты попытки анализа и обобщения подходов различных коллективов с целью дальнейшей выработки единого алгоритма построения подобных моделей [3-5]. Более того, определенные шаги делаются и в направлении разработки специфических программных средств как для желающих заниматься самостоятельно радиоэкологическим моделированием (например, пакеты DYMOGEN, разработанные в ИБ-РАЭ (www.ibrae.ac.ru), и Есо^о (www.facilia.se) [6]), так и для желающих воспользоваться уже существующими моделями для проведения собственных численных экспериментов (например, система Ecorad [2]).
В ходе реализации упомянутых выше проектов были выявлены многие проблемы, мешающие построению надежных радиоэкологических моделей. Важнейшая из них - отсутствие данных для проверки моделей. Особенно сложно найти необходимые для этого независимые данные, отражающие динамику протекани
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.